干燥試驗(yàn)指導(dǎo)

1、實(shí)驗(yàn)十干燥實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解洞道式循環(huán)干燥器的基本流程、工作原理和操作方法；2. 掌握物料在恒定干燥情況下干燥速率曲線的測(cè)定方法；Xc ；3. 測(cè)定濕物料的臨界含水量4. 測(cè)定物料(紙板)在恒速干燥階段的傳熱膜系數(shù) a和傳質(zhì)系數(shù)Kh。二. 實(shí)驗(yàn)原理1干燥速率曲線的測(cè)定方法： 干燥速率是指單位時(shí)間內(nèi)被干燥物料的單位面積上汽化的水分量，可用下式表示：dw Gc*dXGc 心Xu = (1)A*dT A*dT A At式中：u干燥速率 kg/(m 2 s)Gc 絕干物料的質(zhì)量 kgX 物料的干基含水量kg水/kg干物料2A 被干燥物料的汽化表面積mT 干燥時(shí)間S通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)出一組 X與t,用

2、上式可計(jì)算出干燥速率，用干燥速率u對(duì)物料含水量x進(jìn)行標(biāo)繪即可繪制出測(cè)定條件下的干燥速率曲線。平需色水g)XcK k冰/k訐物料圖3-11干燥速率曲線由上圖可以看出，干燥過(guò)程分為三個(gè)階段：I、物料預(yù)熱階段；n、恒速干燥階段和川、 降速干燥階段，在預(yù)熱階段，空氣中部分熱量用來(lái)加熱物料，故物料含水量隨時(shí)間變化不大。 在隨后的恒速干燥階段，由于物料表面存有自由水分，物料表面溫度等于空氣濕球溫度tw,傳入的熱量只用來(lái)蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例減少，干燥速率恒定且較大。至廳第川階段，物料中含水量減少到某一臨界含水量Xc時(shí)，由于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面保持潤(rùn)濕

3、，則物料表面將形成干區(qū)，干燥速率開(kāi)始降低，含水量越小，速率越慢，干燥速率曲線逐漸達(dá)到平衡含水量X*而終止。圖的橫座標(biāo)x為相應(yīng)于某干燥速率下的物料的平均含水量：72蘭=專竺一122Gc式中:x平一一某干燥速率下濕物料的平均含水量kgGsi、Gsi+1分別為 T時(shí)間間隔內(nèi)開(kāi)始和終了時(shí)濕物料重量Gc濕物料中絕對(duì)干物料的重量kg2.傳質(zhì)系數(shù)Kh的測(cè)定：在恒速干燥條件下，干燥速率Uc僅由外部干燥條件決定，物料表面溫度近于空氣濕球溫度tw。物料表面與空氣之間的傳熱和傳質(zhì)速率分別用于下面式子表示：dQk（ttw）AdTdWh =Kh（Hw -H）AdTkg式中：Q空氣傳給物料的熱量kJT 干燥時(shí)間S2A干燥

4、面積 m a 空氣至物料表面的傳熱膜系數(shù)kW/（m 2 C ）t空氣的干球溫度（干燥室前）C tw 濕物料表面溫度（即空氣的濕球溫度） W 由物料汽化至空氣中的水分kgC Kh 以濕度差為推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)kg/（m 2 s H）H 空氣的濕度kg水/kg干空氣Hw tw時(shí)空氣的飽和濕度kg水/kg干空氣在恒速干燥條件下，空氣傳給物料的顯熱等于濕分汽化所需之潛熱，即: dQ = rwdW,式中：rw濕球溫度tw下水的汽化潛熱kJ/kg將上式代入式（1）和式（2）,經(jīng)推導(dǎo)得恒速階段干燥速率及傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算公式為:UcdWAdTa= (t tw) rwKharw .(Hw -H )(t -tw )(

5、6)在恒速干燥條件下，傳質(zhì)系數(shù)也可采用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:Uc %K h =1.09(ttw)(7)a可由下式求得:(8)對(duì)于靜止的物料層，當(dāng)空氣流動(dòng)方向平行于物料表面時(shí)，傳熱膜系數(shù)a =O.O2O4(L)08式中：L濕空氣的質(zhì)量流速kg/（m2 h）；2a 傳熱膜系數(shù) W/(m -C)。上式的應(yīng)用條件為 L 2450 29300 kg/(m 2 h),空氣溫度為45150C。當(dāng)將上式求得的a值帶入恒速階段干燥速率及傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算公式求解時(shí)，注意換算單位為kW/(m 2 C )。上式中濕空氣的質(zhì)量流速L 可用下式求得：L = cp(Vs P/S2)36OO = (/S2)(O.O111廬).36

6、00 式中：S2干燥室通流截面積，S2=0.15 X 0.2=0.03 m2P 流經(jīng)孔板的空氣密度(kg/m3) P = 葺其中T 風(fēng)機(jī)出口端空氣溫度(K), T = 273+ t出R壓差計(jì)示值(mm)申風(fēng)速修正系數(shù)，其曲線如下圖所示，對(duì)于R30，甲俺1圖3-12干燥室中區(qū)風(fēng)速的修正系數(shù)三. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程介紹1. 流程介紹空氣由風(fēng)機(jī)1輸送，經(jīng)孔板流量計(jì) 2，電加熱器5送入干燥室6,然后返回風(fēng)機(jī)，循環(huán) 使用。電加熱器5由晶體管繼電器13控制，使進(jìn)入干燥室空氣的溫度恒定，干燥室前方裝 有干、濕球溫度計(jì)，風(fēng)機(jī)出口及干燥室后也裝有溫度計(jì)，都用以測(cè)量干燥室內(nèi)空氣的熱狀況。風(fēng)機(jī)出口端的溫度計(jì)用以測(cè)量流經(jīng)

7、孔板流量計(jì)時(shí)的空氣溫度，空氣流量由蝶型閥 4控制，任何時(shí)候都不允許全關(guān)，否則電加熱器就會(huì)因空氣不流動(dòng)引起過(guò)熱而損壞(如果兩個(gè)片式閥門15全開(kāi)時(shí)例外)。風(fēng)機(jī)進(jìn)口端的片式閥門用以控制系統(tǒng)所吸入的新鮮空氣，而出口端的片式 閥門用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)向外界排出的廢氣量。2. 設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)干燥室通流截面寬 0.2m，高0.15 m。流量計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，其管徑D=106mm ,孔徑d=68.46mm，孔的截面積 So=3.681 X 103m,原始孔流系數(shù) Co=O.6655，其質(zhì)量流量：G =VsP = O.O111JRP（ kg/s）1風(fēng)機(jī)；2孔板流量計(jì)；3孔板壓差計(jì)；4 蝶閥；5電加熱器；6 干燥室；7

8、 試樣；8天平;9防風(fēng)罩；10-干球溫度計(jì)；11濕球溫度計(jì)；12電接點(diǎn)溫度計(jì)；13晶體管繼電器；14 電流表; 15片式閥門；16接地保護(hù)線。A、B、C組合開(kāi)關(guān)四. 實(shí)驗(yàn)步驟1、 首先將待干燥的試樣放在電熱干燥箱內(nèi)，用90C左右的溫度熱烘約 2小時(shí)，冷卻后用天 平稱量，得出試樣絕干質(zhì)量 Gc。2、用直尺測(cè)量干紙板的長(zhǎng)度、寬度和厚度，記錄測(cè)量的數(shù)據(jù)。3、用量筒或燒杯取水，將試樣加水約 40g (對(duì)75X 50X 7mm的漿板試樣而言)，稍候片刻， 讓水份均勻擴(kuò)散至整個(gè)試樣，使紙板完全濕透，然后稱取濕試樣質(zhì)量。4、檢查裝置上的天平是否靈活，并加砝碼調(diào)整至平衡。用調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整流量壓差計(jì)使液位 為零。

9、向濕球溫度計(jì)的加水口加水。注意：開(kāi)機(jī)后，以上調(diào)節(jié)旋鈕或螺母不能再旋動(dòng)。5、開(kāi)機(jī)順序：1,接著打開(kāi)加熱 B和加熱C兩組開(kāi)關(guān)，最后打開(kāi)繼電(1 )首先打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)以啟動(dòng)風(fēng)機(jī)器開(kāi)關(guān)A :(2)用蝶形閥4調(diào)節(jié)空氣流量值在 4045mm范圍中的某一數(shù)值；(3 )用電接點(diǎn)溫度計(jì)12調(diào)節(jié)溫度至預(yù)定值；(4)當(dāng)繼電器13從加熱狀態(tài)的紅燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈時(shí)，關(guān)掉其中一組加熱開(kāi)關(guān)。注意：在實(shí)驗(yàn)中注意向濕球溫度計(jì)11加水，使溫度控制在 30C左右。6、 待溫度穩(wěn)定后，加入與試樣等量的砝碼，使天平接近平衡，但砝碼稍輕試樣0.5g，隨即 將試樣放入干燥室內(nèi)，待試樣水分干燥至天平指針指向平衡時(shí)，啟動(dòng)第一塊秒表記錄時(shí)間。7、 減

10、去2g砝碼，待水分再干燥至天平指針指向平衡時(shí)，停第一塊秒表，并同時(shí)啟動(dòng)第二塊秒表。以后再減 2g砝碼，如此往復(fù)進(jìn)行，直至試樣接近平衡水分為止，記錄每次干燥2g水分所用的時(shí)間，將所有數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)(表格見(jiàn)附表)。8、當(dāng)試樣接近平衡水分時(shí)，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。從干燥室中取出試樣，稱量其干燥后的質(zhì)量。9、實(shí)驗(yàn)完畢后，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的狀態(tài)，數(shù)據(jù)經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無(wú)誤、無(wú)漏后方可 離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。五. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和整理1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分的要求(1)(2)(3)(4)要求列出某一點(diǎn)干燥速率 U、物料含水量X的計(jì)算實(shí)例。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)整理后在坐標(biāo)紙上繪出實(shí)驗(yàn)干燥條件下的U X曲線，并求出Xc。計(jì)算

11、出恒速干燥條件下對(duì)應(yīng)的傳質(zhì)系數(shù)Kh，并列出計(jì)算實(shí)例。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論(與課本所述情況進(jìn)行比較，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象應(yīng)尋找原因，加以分析)。2. 干燥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣壓強(qiáng)( KPa)試樣物料甘蔗渣化學(xué)漿扳試樣絕干質(zhì)量Gc g干燥室流通截面尺寸：寬0.2 m(1 )干燥速率曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)試樣尺寸高 0.15 m實(shí)驗(yàn)日期：20 年 月(長(zhǎng)X寬X厚，開(kāi)始時(shí)濕試樣質(zhì)量 Gs日mm)序號(hào)試樣質(zhì)量(g)間隔時(shí)間(S)室前 干球 溫度(C)室前 濕球 溫度(C)室后 干球 溫度(C)風(fēng)機(jī) 出口 溫度(C)空氣 流量計(jì) 示值(mmH 2O)計(jì)算結(jié)果干燥速率U2kg/(m S)平均含水量X(kg

12、水/kg干料)初終差123456789101112131415(2)恒速干燥條件下傳熱膜系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)Hkg水/kg干空氣Hwkg水/kg干空氣rwkJ/kgLkg/(m所謂恒定干燥條件是指哪些條件恒定? 測(cè)定干燥速率曲線的意義是什么？ h)a2kW/(m t)Uckg/(m2 s)Kh2kg/(m s H)1六.思考題干燥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣壓強(qiáng)( KPa)試樣物料甘蔗渣化學(xué)漿扳試樣絕干質(zhì)量Gc 13.54 g干燥室流通截面尺寸：寬0.2 m實(shí)驗(yàn)日期：20 年 月 日 試樣尺寸179.5X 70X 6.5 (長(zhǎng)X寬X厚，mm)開(kāi)始時(shí)濕試樣質(zhì)量 Gs 40.85 g高 0.1

13、5 m(1 )干燥速率曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)試樣質(zhì)量(g)間隔時(shí)間(S)室前 干球 溫度(C)室前 濕球 溫度(C)室后 干球 溫度(C)風(fēng)機(jī) 出口 溫度(C)空氣 流量計(jì) 示值(mmHzO)計(jì)算結(jié)果干燥速率Ukg/(m2 S)平均含水量X(kg水/kg干料)初終差140.8538.852266.4643175.56744238.8536.852230.4663175.56744336.8534.852225.4683175.56744434.8532.852210.5683275.56744532.8530.852197.7683175.56743630.8528.852194683075.567437